JP2002201014A - カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
カーボンナノチューブの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】煤自体の収量を増加できると共に、該煤に含ま
れるカーボンナノチューブの量を増大できる製造方法を
提供する。 【解決手段】触媒の存在下、炭素にアーク放電等の高エ
ネルギー熱源を作用させる。前記触媒は、鉄族、白金
族、希土類元素から選択される少なくとも１種の金属か
らなる主触媒と、カーボンナノチューブを含む煤の生成
過程で発熱反応を示す物質からなる従触媒とからなる。
前記従触媒は、前記主触媒の炭化物よりも熱エネルギー
的に安定な炭化物を生成する物質からなり、該物質は炭
化物の生成自由エネルギーが前記主触媒の炭化物よりも
小さい。前記主触媒は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅから選択される少なく
とも１種の金属からなり、前記従触媒はＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ
から選択される少なくとも１種の物質からなる。前記主
触媒はＮｉ−Ｙであり前記従触媒はＴｉである。
れるカーボンナノチューブの量を増大できる製造方法を
提供する。 【解決手段】触媒の存在下、炭素にアーク放電等の高エ
ネルギー熱源を作用させる。前記触媒は、鉄族、白金
族、希土類元素から選択される少なくとも１種の金属か
らなる主触媒と、カーボンナノチューブを含む煤の生成
過程で発熱反応を示す物質からなる従触媒とからなる。
前記従触媒は、前記主触媒の炭化物よりも熱エネルギー
的に安定な炭化物を生成する物質からなり、該物質は炭
化物の生成自由エネルギーが前記主触媒の炭化物よりも
小さい。前記主触媒は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅから選択される少なく
とも１種の金属からなり、前記従触媒はＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ
から選択される少なくとも１種の物質からなる。前記主
触媒はＮｉ−Ｙであり前記従触媒はＴｉである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブの製造方法に関するものである。
ーブの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温雰囲気下で炭素蒸気に金属触
媒を作用させると、カーボンナノチューブを含む中間体
としての煤（ウェブ、以下単に煤と略記する）が生成す
ることが知られている。前記煤は、通常、目的とするカ
ーボンナノチューブの他、アモルファスカーボン及び残
留触媒を含むので、後処理として高純度化処理を施すこ
とによりカーボンナノチューブが取り出される。
媒を作用させると、カーボンナノチューブを含む中間体
としての煤（ウェブ、以下単に煤と略記する）が生成す
ることが知られている。前記煤は、通常、目的とするカ
ーボンナノチューブの他、アモルファスカーボン及び残
留触媒を含むので、後処理として高純度化処理を施すこ
とによりカーボンナノチューブが取り出される。
【０００３】前記炭素蒸気に金属触媒を作用させる際
に、十分な高温が得られない場合には不純物であるアモ
ルファスカーボンの生成量が増加するので、前記高温雰
囲気とするための高エネルギー熱源には、レーザー、プ
ラズマ、アーク放電等が用いられている。
に、十分な高温が得られない場合には不純物であるアモ
ルファスカーボンの生成量が増加するので、前記高温雰
囲気とするための高エネルギー熱源には、レーザー、プ
ラズマ、アーク放電等が用いられている。
【０００４】また、前記金属触媒としては、鉄族元素で
ある鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）
を単独または組み合せて用いるもの、白金族元素である
ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム
（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）を単独または組み合わせて用い
るもの、希土類元素であるイットリウム（Ｙ）、ランタ
ン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）を単独または前記鉄族元
素であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉと組み合わせて用いるもの等
が知られている。このうち、前記高エネルギー熱源がア
ーク放電である場合には、ニッケル−イットリウム（Ｎ
ｉ−Ｙ）混合触媒を用いることにより前記煤の収量が増
加するとされている。
ある鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）
を単独または組み合せて用いるもの、白金族元素である
ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム
（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）を単独または組み合わせて用い
るもの、希土類元素であるイットリウム（Ｙ）、ランタ
ン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）を単独または前記鉄族元
素であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉと組み合わせて用いるもの等
が知られている。このうち、前記高エネルギー熱源がア
ーク放電である場合には、ニッケル−イットリウム（Ｎ
ｉ−Ｙ）混合触媒を用いることにより前記煤の収量が増
加するとされている。
【０００５】しかしながら、前記Ｎｉ−Ｙ混合触媒を用
いた場合にも、前記煤はアモルファスカーボン約４０
％、残留触媒約２０％を含み、目的とするカーボンナノ
チューブは約４０％に過ぎないとの不都合がある。
いた場合にも、前記煤はアモルファスカーボン約４０
％、残留触媒約２０％を含み、目的とするカーボンナノ
チューブは約４０％に過ぎないとの不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、カーボンナノチューブを含有する中間体
としての煤自体の収量を増加させることができると共
に、該煤に含まれるカーボンナノチューブの量を増大さ
せることができる製造方法を提供することを目的とす
る。
合を解消して、カーボンナノチューブを含有する中間体
としての煤自体の収量を増加させることができると共
に、該煤に含まれるカーボンナノチューブの量を増大さ
せることができる製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のカーボンナノチューブの製造方法は、触
媒の存在下、炭素に高エネルギー熱源を作用させること
によりカーボンナノチューブを含む煤を生成せしめるカ
ーボンナノチューブの製造方法において、前記触媒は、
鉄族、白金族、希土類元素からなる群から選択される実
質的に純物質または合金からなり不可避的不純物を含ん
でもよい少なくとも１種の金属からなる主触媒と、前記
カーボンナノチューブを含む煤の生成過程において発熱
反応を示す物質からなる従触媒とからなることを特徴と
する。
めに、本発明のカーボンナノチューブの製造方法は、触
媒の存在下、炭素に高エネルギー熱源を作用させること
によりカーボンナノチューブを含む煤を生成せしめるカ
ーボンナノチューブの製造方法において、前記触媒は、
鉄族、白金族、希土類元素からなる群から選択される実
質的に純物質または合金からなり不可避的不純物を含ん
でもよい少なくとも１種の金属からなる主触媒と、前記
カーボンナノチューブを含む煤の生成過程において発熱
反応を示す物質からなる従触媒とからなることを特徴と
する。
【０００８】本発明の製造方法によれば、前記触媒の存
在下、炭素に高エネルギー熱源を作用させると、まず前
記従触媒が発熱反応を示し、これにより炭素及び触媒の
近傍の温度が上昇する。従って、炭素及び主触媒の蒸発
が促進され、カーボンナノチューブを含有する中間体と
しての煤自体の収量を増加させることができる。また、
炭素及び主触媒の蒸発が促進され、限られた領域に多量
の炭素及び主触媒の蒸気が発生する結果として、炭素と
主触媒とが気相状態で均一に混合されるので、前記煤に
含まれるカーボンナノチューブの量を増大させることが
できる。
在下、炭素に高エネルギー熱源を作用させると、まず前
記従触媒が発熱反応を示し、これにより炭素及び触媒の
近傍の温度が上昇する。従って、炭素及び主触媒の蒸発
が促進され、カーボンナノチューブを含有する中間体と
しての煤自体の収量を増加させることができる。また、
炭素及び主触媒の蒸発が促進され、限られた領域に多量
の炭素及び主触媒の蒸気が発生する結果として、炭素と
主触媒とが気相状態で均一に混合されるので、前記煤に
含まれるカーボンナノチューブの量を増大させることが
できる。
【０００９】本発明の製造方法によれば、前記従触媒と
して例えば炭化物を生成することにより発熱反応を示す
ものを用いることができる。前記炭化物の生成は、前記
従触媒と、前記カーボンナノチューブを生成させるため
の前記主触媒との競争反応になる。そこで、前記発熱反
応では、専ら前記従触媒により前記炭化物が生成される
ことが望ましい。
して例えば炭化物を生成することにより発熱反応を示す
ものを用いることができる。前記炭化物の生成は、前記
従触媒と、前記カーボンナノチューブを生成させるため
の前記主触媒との競争反応になる。そこで、前記発熱反
応では、専ら前記従触媒により前記炭化物が生成される
ことが望ましい。
【００１０】従って、本発明の製造方法では、前記従触
媒は、前記カーボンナノチューブを含むウェブの生成過
程の前記発熱反応において前記主触媒よりも反応しやす
い物質であることが好ましい。換言すれば、前記主触媒
により生成する炭化物よりも熱エネルギー的に安定な炭
化物を生成する物質であることが好ましい。
媒は、前記カーボンナノチューブを含むウェブの生成過
程の前記発熱反応において前記主触媒よりも反応しやす
い物質であることが好ましい。換言すれば、前記主触媒
により生成する炭化物よりも熱エネルギー的に安定な炭
化物を生成する物質であることが好ましい。
【００１１】また、前記従触媒は、炭化物の生成自由エ
ネルギーが前記主触媒により生成する炭化物の生成自由
エネルギーよりも小さい物質であることが好ましい。こ
の結果、前記従触媒は、前記主触媒により生成される炭
化物よりも熱エネルギー的に安定な炭化物を生成するこ
とができる。
ネルギーが前記主触媒により生成する炭化物の生成自由
エネルギーよりも小さい物質であることが好ましい。こ
の結果、前記従触媒は、前記主触媒により生成される炭
化物よりも熱エネルギー的に安定な炭化物を生成するこ
とができる。
【００１２】このような触媒として、前記主触媒は、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，
Ｃｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属か
らなるものを挙げることができる。前記Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉは鉄族元素であり、Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔは白金族
元素であり、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅは希土類元素である。
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，
Ｃｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属か
らなるものを挙げることができる。前記Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉは鉄族元素であり、Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔは白金族
元素であり、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅは希土類元素である。
【００１３】また、前記従触媒はチタン（Ｔｉ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム
（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）
からなる群から選択される少なくとも１種の物質からな
るものを挙げることができる。前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆは
ＩＶＡ族元素であり、Ｖ，Ｎｂ，ＴａはＶＡ族元素であ
り、Ｃｒ，Ｍｏ，ＷはＶＩＡ族元素である。前記Ｂ，Ａ
ｌはＩＩＩＢ族元素であり、ＳｉはＩＶＢ族元素であ
る。
コニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム
（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）
からなる群から選択される少なくとも１種の物質からな
るものを挙げることができる。前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆは
ＩＶＡ族元素であり、Ｖ，Ｎｂ，ＴａはＶＡ族元素であ
り、Ｃｒ，Ｍｏ，ＷはＶＩＡ族元素である。前記Ｂ，Ａ
ｌはＩＩＩＢ族元素であり、ＳｉはＩＶＢ族元素であ
る。
【００１４】前記触媒は、例えば、前記主触媒がＮｉと
Ｙと（いずれも実質的に純物質または合金からなり不可
避的不純物を含んでもよい）の混合物であり、前記従触
媒がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉからなる群から
選択される実質的に純物質または合金からなり不可避的
不純物を含んでもよい少なくとも１種の物質からなるも
のを挙げることができる。前記触媒は、具体的には、前
記主触媒がＮｉとＹとの混合物であり、前記従触媒がＴ
ｉであるものを挙げることができる。
Ｙと（いずれも実質的に純物質または合金からなり不可
避的不純物を含んでもよい）の混合物であり、前記従触
媒がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉからなる群から
選択される実質的に純物質または合金からなり不可避的
不純物を含んでもよい少なくとも１種の物質からなるも
のを挙げることができる。前記触媒は、具体的には、前
記主触媒がＮｉとＹとの混合物であり、前記従触媒がＴ
ｉであるものを挙げることができる。
【００１５】また、前記触媒は、前記主触媒がＮｉとＦ
ｅとの混合物であり、前記従触媒がＴｉであるものであ
ってもよく、前記主触媒がＣｏからなり、前記従触媒が
ＴｉまたはＣｒのいずれか１種の物質からなるものであ
ってもよい。さらに、前記触媒は、前記主触媒がＮｉ，
Ｌａ，Ｒｈからなる群から選択される実質的に純物質ま
たは合金からなり不可避的不純物を含んでもよい少なく
とも１種の物質からなり、前記従触媒がＴｉ（実質的に
純物質からなり不可避的不純物を含んでもよい）である
ものであってもよい。
ｅとの混合物であり、前記従触媒がＴｉであるものであ
ってもよく、前記主触媒がＣｏからなり、前記従触媒が
ＴｉまたはＣｒのいずれか１種の物質からなるものであ
ってもよい。さらに、前記触媒は、前記主触媒がＮｉ，
Ｌａ，Ｒｈからなる群から選択される実質的に純物質ま
たは合金からなり不可避的不純物を含んでもよい少なく
とも１種の物質からなり、前記従触媒がＴｉ（実質的に
純物質からなり不可避的不純物を含んでもよい）である
ものであってもよい。
【００１６】前記触媒の例示において、前記主触媒また
は従触媒に用いられる各物質は、いずれも実質的に純物
質または合金からなるものであればよく、不可避的不純
物を含んでいてもよい。
は従触媒に用いられる各物質は、いずれも実質的に純物
質または合金からなるものであればよく、不可避的不純
物を含んでいてもよい。
【００１７】また、前記炭素が炭素電極であり、前記高
エネルギー熱源が該炭素電極間のアーク放電であること
が好ましい。前記高エネルギー熱源が前記炭素電極間の
アーク放電であることにより、前記触媒を用いて前記ウ
ェブの収量を増大させることができる。
エネルギー熱源が該炭素電極間のアーク放電であること
が好ましい。前記高エネルギー熱源が前記炭素電極間の
アーク放電であることにより、前記触媒を用いて前記ウ
ェブの収量を増大させることができる。
【００１８】前記炭素電極は、電極全体の量に対して、
前記主触媒と従触媒との全量として１０〜３５重量％の
範囲の触媒を含むことが好ましい。触媒の全量が前記炭
素電極全体に対して１０重量％未満では十分な量のカー
ボンナノチューブが得られない。また、触媒の全量が前
記炭素電極全体に対して３５重量％を超えても、それ以
上の効果は得られない。
前記主触媒と従触媒との全量として１０〜３５重量％の
範囲の触媒を含むことが好ましい。触媒の全量が前記炭
素電極全体に対して１０重量％未満では十分な量のカー
ボンナノチューブが得られない。また、触媒の全量が前
記炭素電極全体に対して３５重量％を超えても、それ以
上の効果は得られない。
【００１９】また、前記従触媒は触媒の全量に対して、
０．１原子％を超える量で混合されていることが好まし
い。前記従触媒の量が触媒の全量に対して、０．１原子
％以下では十分な生成熱が得られないことがある。
０．１原子％を超える量で混合されていることが好まし
い。前記従触媒の量が触媒の全量に対して、０．１原子
％以下では十分な生成熱が得られないことがある。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態に用いるアーク放電装置のシステム構成
図であり、図２は本実施形態に用いるグラファイト電極
の説明的断面図であり、図３は本実施形態に用いる主触
媒による炭化物及び従触媒による炭化物の生成自由エネ
ルギーと温度との関係の例を示すグラフである。
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態に用いるアーク放電装置のシステム構成
図であり、図２は本実施形態に用いるグラファイト電極
の説明的断面図であり、図３は本実施形態に用いる主触
媒による炭化物及び従触媒による炭化物の生成自由エネ
ルギーと温度との関係の例を示すグラフである。
【００２１】本実施形態の製造方法では、図１示のアー
ク放電装置１を用いる。アーク放電装置１は、開閉自在
のアーク放電チャンバ２内に固定された負極３と、負極
３に対して進退自在に備えられた正極（消耗電極）４と
を備え、負極３と正極４とは電源装置５に接続されてい
る。また、アーク放電チャンバ２は、開閉弁６を介して
図示しない真空ポンプに接続されており、開閉弁７を介
して図示しないヘリウムガス源に接続されている。
ク放電装置１を用いる。アーク放電装置１は、開閉自在
のアーク放電チャンバ２内に固定された負極３と、負極
３に対して進退自在に備えられた正極（消耗電極）４と
を備え、負極３と正極４とは電源装置５に接続されてい
る。また、アーク放電チャンバ２は、開閉弁６を介して
図示しない真空ポンプに接続されており、開閉弁７を介
して図示しないヘリウムガス源に接続されている。
【００２２】前記負極３は中実円筒形状のグラファイト
電極である。また、前記正極４は図２示のように、軸方
向に沿って中空部８を備える中空円筒形状のグラファイ
ト電極であり、中空部８には主触媒と従触媒とがグラフ
ァイト粉末と混合された混合触媒９が充填されている。
電極である。また、前記正極４は図２示のように、軸方
向に沿って中空部８を備える中空円筒形状のグラファイ
ト電極であり、中空部８には主触媒と従触媒とがグラフ
ァイト粉末と混合された混合触媒９が充填されている。
【００２３】前記主触媒としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅからなる群か
ら選択される少なくとも１種の金属からなるものを用い
ることができ、例えばＮｉとＹとを１：１の原子比で混
合したＮｉ−Ｙ混合触媒を用いることができる。前記各
金属は、それぞれ実質的に純物質であればよく、不可避
的不純物を含んでいてもよい。
Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅからなる群か
ら選択される少なくとも１種の金属からなるものを用い
ることができ、例えばＮｉとＹとを１：１の原子比で混
合したＮｉ−Ｙ混合触媒を用いることができる。前記各
金属は、それぞれ実質的に純物質であればよく、不可避
的不純物を含んでいてもよい。
【００２４】また、前記従触媒としては、前記アーク放
電チャンバ２内において負極３と正極４との間でアーク
放電を行ったときに、電極の炭素と発熱反応を示す物質
を用いることができる。前記発熱反応を示す物質は、前
記発熱反応において前記主触媒よりも反応しやすいこと
が望ましく、このような物質として主触媒により生成す
る炭化物よりも熱エネルギー的に安定な炭化物を生成す
るものが好ましい。
電チャンバ２内において負極３と正極４との間でアーク
放電を行ったときに、電極の炭素と発熱反応を示す物質
を用いることができる。前記発熱反応を示す物質は、前
記発熱反応において前記主触媒よりも反応しやすいこと
が望ましく、このような物質として主触媒により生成す
る炭化物よりも熱エネルギー的に安定な炭化物を生成す
るものが好ましい。
【００２５】前記従触媒を構成する物質は、前記熱エネ
ルギー的に安定な炭化物を生成するために、該炭化物の
生成自由エネルギー（ΔＧ）が、主触媒により生成する
炭化物の生成自由エネルギーより小さいことが必要であ
る。そこで、前記従触媒としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉから
なる群から選択される少なくとも１種の物質からなるも
のを用いることができる。前記各物質は、それぞれ実質
的に純物質であればよく、不可避的不純物を含んでいて
もよい。
ルギー的に安定な炭化物を生成するために、該炭化物の
生成自由エネルギー（ΔＧ）が、主触媒により生成する
炭化物の生成自由エネルギーより小さいことが必要であ
る。そこで、前記従触媒としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉから
なる群から選択される少なくとも１種の物質からなるも
のを用いることができる。前記各物質は、それぞれ実質
的に純物質であればよく、不可避的不純物を含んでいて
もよい。
【００２６】次に、前記主触媒による炭化物の生成自由
エネルギー、前記従触媒による炭化物の生成自由エネル
ギーと温度との例を図３に示す。図３から、前記従触媒
を構成するＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｓｉの炭化物の生成自由エネルギーは５００〜２５
００℃の範囲の温度で、前記主触媒を構成するＦｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉの炭化物の生成自由エネルギーより小さいこと
が明らかである。
エネルギー、前記従触媒による炭化物の生成自由エネル
ギーと温度との例を図３に示す。図３から、前記従触媒
を構成するＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｓｉの炭化物の生成自由エネルギーは５００〜２５
００℃の範囲の温度で、前記主触媒を構成するＦｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉの炭化物の生成自由エネルギーより小さいこと
が明らかである。
【００２７】図２示の混合触媒９において、前記主触媒
と前記従触媒とは、正極４のグラファイト電極全体に対
して、触媒の全量が１０〜３５重量％の範囲となるよう
にする。触媒の全量がグラファイト電極全体に対して１
０重量％未満では十分な量のカーボンナノチューブが得
られない。また、触媒の全量がグラファイト電極全体に
対して３５重量％を超えても、それ以上の効果は得られ
ない。
と前記従触媒とは、正極４のグラファイト電極全体に対
して、触媒の全量が１０〜３５重量％の範囲となるよう
にする。触媒の全量がグラファイト電極全体に対して１
０重量％未満では十分な量のカーボンナノチューブが得
られない。また、触媒の全量がグラファイト電極全体に
対して３５重量％を超えても、それ以上の効果は得られ
ない。
【００２８】また、前記従触媒は触媒の全量に対して、
０．１原子％を超える量で混合されていることが好まし
い。前記従触媒の量が触媒の全量に対して、０．１原子
％以下では十分な生成熱が得られないことがある。
０．１原子％を超える量で混合されていることが好まし
い。前記従触媒の量が触媒の全量に対して、０．１原子
％以下では十分な生成熱が得られないことがある。
【００２９】次に、図１示のアーク放電装置１によるカ
ーボンナノチューブの製造方法について説明する。アー
ク放電装置１では、まず、負極３として前記中実円筒形
状のグラファイト電極を装着すると共に、正極４として
図２示の中空部８に前記主触媒と従触媒とを含む混合触
媒９が充填されているグラファイト電極を装着した後、
アーク放電チャンバ２を密閉する。次に、開閉弁６を開
弁してアーク放電チャンバ２内を真空排気する。次に、
開閉弁６を閉弁すると共に、開閉弁７を開弁してヘリウ
ムガスをアーク放電チャンバ２内に導入し、０．０１〜
０．２ＭＰａ、例えば０．０６ＭＰａの高純度ヘリウム
雰囲気に置換する。
ーボンナノチューブの製造方法について説明する。アー
ク放電装置１では、まず、負極３として前記中実円筒形
状のグラファイト電極を装着すると共に、正極４として
図２示の中空部８に前記主触媒と従触媒とを含む混合触
媒９が充填されているグラファイト電極を装着した後、
アーク放電チャンバ２を密閉する。次に、開閉弁６を開
弁してアーク放電チャンバ２内を真空排気する。次に、
開閉弁６を閉弁すると共に、開閉弁７を開弁してヘリウ
ムガスをアーク放電チャンバ２内に導入し、０．０１〜
０．２ＭＰａ、例えば０．０６ＭＰａの高純度ヘリウム
雰囲気に置換する。
【００３０】次に、図示しない制御装置により、正極４
を負極３に近接する方向に自動送りすると共に、電圧装
置５を電圧フィードバック制御して、例えば３５Ｖ、１
００Ａの定電圧定電流にして、負極３と正極４との間で
アーク放電を発生せしめる。
を負極３に近接する方向に自動送りすると共に、電圧装
置５を電圧フィードバック制御して、例えば３５Ｖ、１
００Ａの定電圧定電流にして、負極３と正極４との間で
アーク放電を発生せしめる。
【００３１】前記アーク放電が発生すると、正極４に含
まれる前記触媒のうち、主として前記従触媒が電極の炭
素と炭化物を生成する発熱反応を起こす。このとき、正
極４は前記アーク放電により先端部が加熱されている
が、前記従触媒が前記発熱反応を起こすことにより、さ
らに広い部分が加熱され、炭素及び前記主触媒の蒸発が
促進される。この結果、前記アーク放電により加熱され
ている限られた領域に多量の炭素及び前記主触媒の蒸気
が発生し、炭素と主触媒とが気相状態で均一に混合され
る。
まれる前記触媒のうち、主として前記従触媒が電極の炭
素と炭化物を生成する発熱反応を起こす。このとき、正
極４は前記アーク放電により先端部が加熱されている
が、前記従触媒が前記発熱反応を起こすことにより、さ
らに広い部分が加熱され、炭素及び前記主触媒の蒸発が
促進される。この結果、前記アーク放電により加熱され
ている限られた領域に多量の炭素及び前記主触媒の蒸気
が発生し、炭素と主触媒とが気相状態で均一に混合され
る。
【００３２】このようにしてアーク放電を行うと、カー
ボンナノチューブを含む煤が発生し、アーク放電チャン
バ２内壁に付着し、或いはアーク放電チャンバ２の底部
に堆積する。本実施形態の製造方法によれば、前記煤自
体の収量が増加すると共に、前記のようにアーク放電チ
ャンバ２内壁に付着し、或いは底部に堆積した煤に、カ
ーボンナノチューブの含有量が高いクモの巣状の煤が多
く含まれている。
ボンナノチューブを含む煤が発生し、アーク放電チャン
バ２内壁に付着し、或いはアーク放電チャンバ２の底部
に堆積する。本実施形態の製造方法によれば、前記煤自
体の収量が増加すると共に、前記のようにアーク放電チ
ャンバ２内壁に付着し、或いは底部に堆積した煤に、カ
ーボンナノチューブの含有量が高いクモの巣状の煤が多
く含まれている。
【００３３】前記カーボンナノチューブは、前記アーク
放電後、アーク放電チャンバ２から取り出した前記煤に
後処理として高純度化処理を施すことにより取り出すこ
とができる。
放電後、アーク放電チャンバ２から取り出した前記煤に
後処理として高純度化処理を施すことにより取り出すこ
とができる。
【００３４】次に、実施例及び比較例を示す。
【００３５】
【実施例１】まず、中空円筒形の高純度グラファイト棒
を用意した。該グラファイト棒は、外径６ｍｍ、内径３
ｍｍで長さ１５０ｍｍである。次に、前記グラファイト
棒の中空部に予め混合しておいた混合触媒を充填し、図
１示の正極４とした。前記混合触媒は、主触媒としての
Ｎｉ，Ｙの粉末と、従触媒としてのＴｉの粉末とをグラ
ファイト粉末と混合したものであり、前記正極の全量に
対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｔｉ：Ｃ＝２：２：２：９４
（原子数比）となるようにされている。このとき、正極
４の全重量（初期重量）は７．８ｇであった。
を用意した。該グラファイト棒は、外径６ｍｍ、内径３
ｍｍで長さ１５０ｍｍである。次に、前記グラファイト
棒の中空部に予め混合しておいた混合触媒を充填し、図
１示の正極４とした。前記混合触媒は、主触媒としての
Ｎｉ，Ｙの粉末と、従触媒としてのＴｉの粉末とをグラ
ファイト粉末と混合したものであり、前記正極の全量に
対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｔｉ：Ｃ＝２：２：２：９４
（原子数比）となるようにされている。このとき、正極
４の全重量（初期重量）は７．８ｇであった。
【００３６】次に、図１示のアーク放電装置１に、中実
円筒形状の高純度グラファイト棒からなる負極３と、前
記正極４とを装着し、アーク放電チャンバ２を密閉し
た。次に、開閉弁６を開弁してアーク放電チャンバ２内
を真空排気した後、開閉弁６を閉弁し、開閉弁７を開弁
してヘリウムガスをアーク放電チャンバ２内に導入し
た。そして、アーク放電チャンバ２内を０．０６ＭＰａ
の高純度ヘリウム雰囲気に置換した。
円筒形状の高純度グラファイト棒からなる負極３と、前
記正極４とを装着し、アーク放電チャンバ２を密閉し
た。次に、開閉弁６を開弁してアーク放電チャンバ２内
を真空排気した後、開閉弁６を閉弁し、開閉弁７を開弁
してヘリウムガスをアーク放電チャンバ２内に導入し
た。そして、アーク放電チャンバ２内を０．０６ＭＰａ
の高純度ヘリウム雰囲気に置換した。
【００３７】次に、図示しない制御装置により、正極４
を負極３に近接する方向に自動送りすると共に、電圧装
置５を電圧フィードバック制御して、３５Ｖ、１００Ａ
の定電圧定電流により負極３と正極４との間でアーク放
電を発生せしめ、カーボンナノチューブを製造した。
を負極３に近接する方向に自動送りすると共に、電圧装
置５を電圧フィードバック制御して、３５Ｖ、１００Ａ
の定電圧定電流により負極３と正極４との間でアーク放
電を発生せしめ、カーボンナノチューブを製造した。
【００３８】この結果、正極４が消耗され、カーボンナ
ノチューブを含むウェブが生成し、アーク放電チャンバ
２内壁に付着し、或いは底部に堆積した。
ノチューブを含むウェブが生成し、アーク放電チャンバ
２内壁に付着し、或いは底部に堆積した。
【００３９】次に、前記ウェブを、クモの巣状ウェブ
（ウェブＡ）、クモの巣状以外のアーク放電チャンバ２
内壁に付着したウェブ（ウェブＢ）の２種類に分けて回
収し、それぞれの重量を測定した。ウェブＡは１．０
ｇ、ウェブＢは１．５ｇであり、回収されたウェブの合
計収量は２．５ｇであった。また、正極４の重量を測定
して、前記初期重量との差から電極の消耗量を算出する
と共に、ウェブの合計収率を算出した。消耗量は７．３
ｇ、合計収率は３４．２％であった。
（ウェブＡ）、クモの巣状以外のアーク放電チャンバ２
内壁に付着したウェブ（ウェブＢ）の２種類に分けて回
収し、それぞれの重量を測定した。ウェブＡは１．０
ｇ、ウェブＢは１．５ｇであり、回収されたウェブの合
計収量は２．５ｇであった。また、正極４の重量を測定
して、前記初期重量との差から電極の消耗量を算出する
と共に、ウェブの合計収率を算出した。消耗量は７．３
ｇ、合計収率は３４．２％であった。
【００４０】次に、ウェブＡについて、カーボンナノチ
ューブの含有量を見積もるために、ラマン分光測定によ
りＧ／Ｄ（規則構造起因成分／不規則構造起因成分）比
を測定した。カーボンナノチューブは前記規則構造起因
成分に相当する。本実施例で得られたウェブＡのＧ／Ｄ
比は５．１３であった。
ューブの含有量を見積もるために、ラマン分光測定によ
りＧ／Ｄ（規則構造起因成分／不規則構造起因成分）比
を測定した。カーボンナノチューブは前記規則構造起因
成分に相当する。本実施例で得られたウェブＡのＧ／Ｄ
比は５．１３であった。
【００４１】正極４の消耗量、回収されたウェブの合計
収量、ウェブの合計収率、Ｇ／Ｄ比を表１に示す。
収量、ウェブの合計収率、Ｇ／Ｄ比を表１に示す。
【００４２】
【実施例２】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＺｒを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｚｒ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｚｒ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
【００４３】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
【実施例３】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＨｆを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｈｆ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｈｆ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
【００４５】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
【実施例４】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＮｂを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｎｂ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｎｂ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
【００４７】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
【実施例５】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＢを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｂ：Ｃ
＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにした以外
は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチューブ
を製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｂ：Ｃ
＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにした以外
は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチューブ
を製造した。
【００４９】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
【実施例６】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＳｉを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｓｉ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｓｉ：
Ｃ＝２：２：１：９５（原子数比）となるようにした以
外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチュー
ブを製造した。
【００５１】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表１に示す。
【００５２】
【比較例１】前記混合触媒として、Ｎｉ，Ｙの粉末をグ
ラファイト粉末と混合したものであり、前記正極の全量
に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｃ＝３：３：９４（原子数
比）となるようにされているものを用いた以外は、実施
例１と全く同一にして、カーボンナノチューブを製造し
た。
ラファイト粉末と混合したものであり、前記正極の全量
に対する成分比がＮｉ：Ｙ：Ｃ＝３：３：９４（原子数
比）となるようにされているものを用いた以外は、実施
例１と全く同一にして、カーボンナノチューブを製造し
た。
【００５３】次に、実施例１と全く同一にして、クモの
巣状ウェブ（ウェブＡ）、クモの巣状以外のアーク放電
チャンバ２内壁に付着したウェブ（ウェブＢ）の重量を
測定した。ウェブＡは１．１ｇ、ウェブＢは１．８ｇで
あり、回収されたウェブの合計収量は２．９ｇであっ
た。
巣状ウェブ（ウェブＡ）、クモの巣状以外のアーク放電
チャンバ２内壁に付着したウェブ（ウェブＢ）の重量を
測定した。ウェブＡは１．１ｇ、ウェブＢは１．８ｇで
あり、回収されたウェブの合計収量は２．９ｇであっ
た。
【００５４】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。電極消耗量は１３．５ｇ、合計収率
は２１．５％であった。電極消耗量、ウェブの合計収
量、ウェブの合計収率、Ｇ／Ｄ比を、表１に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。電極消耗量は１３．５ｇ、合計収率
は２１．５％であった。電極消耗量、ウェブの合計収
量、ウェブの合計収率、Ｇ／Ｄ比を、表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】表１から、Ｎｉ−Ｙを主触媒として含むと
共に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉのいずれか１
種の金属を従触媒として含む触媒を用いる実施例１〜６
によれば、Ｎｉ−Ｙのみを触媒として用いる比較例１に
対して、ウェブの合計収率が格段に増加することが明ら
かである。また、実施例１〜６では比較例１に対してＧ
／Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカーボンナノチュ
ーブが多いことが明らかである。
共に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉのいずれか１
種の金属を従触媒として含む触媒を用いる実施例１〜６
によれば、Ｎｉ−Ｙのみを触媒として用いる比較例１に
対して、ウェブの合計収率が格段に増加することが明ら
かである。また、実施例１〜６では比較例１に対してＧ
／Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカーボンナノチュ
ーブが多いことが明らかである。
【００５７】
【実施例７】前記主触媒として、Ｙに替えてＦｅを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｆｅ：Ｚ
ｒ：Ｃ＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにし
た以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチ
ューブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｆｅ：Ｚ
ｒ：Ｃ＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにし
た以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチ
ューブを製造した。
【００５８】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表２に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表２に示す。
【００５９】
【比較例２】前記混合触媒として、Ｎｉ，Ｆｅの粉末を
グラファイト粉末と混合したものを用い、前記正極の全
量に対する成分比がＮｉ：Ｆｅ：Ｃ＝２：２：９６（原
子数比）となるようにした以外は、実施例１と全く同一
にして、カーボンナノチューブを製造した。
グラファイト粉末と混合したものを用い、前記正極の全
量に対する成分比がＮｉ：Ｆｅ：Ｃ＝２：２：９６（原
子数比）となるようにした以外は、実施例１と全く同一
にして、カーボンナノチューブを製造した。
【００６０】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表２に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】表２から、Ｎｉ−Ｆｅを主触媒として含む
と共に、Ｔｉを従触媒として含む触媒を用いる実施例７
によれば、Ｎｉ−Ｆｅのみを触媒として用いる比較例２
に対して、ウェブの合計収率が格段に増加することが明
らかである。また、実施例７では比較例２に対してＧ／
Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカーボンナノチュー
ブが多いことが明らかである。
と共に、Ｔｉを従触媒として含む触媒を用いる実施例７
によれば、Ｎｉ−Ｆｅのみを触媒として用いる比較例２
に対して、ウェブの合計収率が格段に増加することが明
らかである。また、実施例７では比較例２に対してＧ／
Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカーボンナノチュー
ブが多いことが明らかである。
【００６３】
【実施例８】前記主触媒として、Ｎｉ，Ｙに替えてＣｏ
を単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＣｏ：
Ｔｉ：Ｃ＝２：０．５：９７．５（原子数比）となるよ
うにした以外は、実施例１と全く同一にして、カーボン
ナノチューブを製造した。
を単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＣｏ：
Ｔｉ：Ｃ＝２：０．５：９７．５（原子数比）となるよ
うにした以外は、実施例１と全く同一にして、カーボン
ナノチューブを製造した。
【００６４】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
【００６５】
【実施例９】前記従触媒として、Ｔｉに替えてＣｒを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＣｏ：Ｃｒ：Ｃ＝
２：２：９６（原子数比）となるようにした以外は、実
施例８と全く同一にして、カーボンナノチューブを製造
した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＣｏ：Ｃｒ：Ｃ＝
２：２：９６（原子数比）となるようにした以外は、実
施例８と全く同一にして、カーボンナノチューブを製造
した。
【００６６】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
【００６７】
【比較例３】前記混合触媒に替えて、Ｃｏの粉末をグラ
ファイト粉末と混合したものを用い、前記正極の全量に
対する成分比がＣｏ：Ｃ＝２：９８（原子数比）となる
ようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カーボ
ンナノチューブを製造した。
ファイト粉末と混合したものを用い、前記正極の全量に
対する成分比がＣｏ：Ｃ＝２：９８（原子数比）となる
ようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カーボ
ンナノチューブを製造した。
【００６８】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】表３から、Ｃｏを主触媒として含むと共
に、ＴｉまたはＣｒのいずれかを従触媒として含む触媒
を用いる実施例８，９によれば、Ｃｏのみを触媒として
用いる比較例３に対して、ウェブの合計収率が格段に増
加することが明らかである。また、実施例７では比較例
２に対してＧ／Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカー
ボンナノチューブが多いことが明らかである。
に、ＴｉまたはＣｒのいずれかを従触媒として含む触媒
を用いる実施例８，９によれば、Ｃｏのみを触媒として
用いる比較例３に対して、ウェブの合計収率が格段に増
加することが明らかである。また、実施例７では比較例
２に対してＧ／Ｄ比が高く、前記ウェブに含まれるカー
ボンナノチューブが多いことが明らかである。
【００７１】
【実施例１０】前記主触媒として、Ｙに替えてＬａを用
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｌａ：Ｔ
ｉ：Ｃ＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにし
た以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチ
ューブを製造した。
い、前記正極の全量に対する成分比がＮｉ：Ｌａ：Ｔ
ｉ：Ｃ＝２：２：２：９４（原子数比）となるようにし
た以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノチ
ューブを製造した。
【００７２】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
【００７３】
【実施例１１】前記主触媒として、Ｎｉ，Ｙに替えてＲ
ｈ，Ｌａを用い、前記正極の全量に対する成分比がＲ
ｈ：Ｌａ：Ｔｉ：Ｃ＝１：１：２：９６（原子数比）と
なるようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カ
ーボンナノチューブを製造した。
ｈ，Ｌａを用い、前記正極の全量に対する成分比がＲ
ｈ：Ｌａ：Ｔｉ：Ｃ＝１：１：２：９６（原子数比）と
なるようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カ
ーボンナノチューブを製造した。
【００７４】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
【００７５】
【実施例１２】前記主触媒として、Ｎｉ，Ｙに替えてＲ
ｈを単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＲ
ｈ：Ｔｉ：Ｃ＝１．５：２：９６．５（原子数比）とな
るようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カー
ボンナノチューブを製造した。
ｈを単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＲ
ｈ：Ｔｉ：Ｃ＝１．５：２：９６．５（原子数比）とな
るようにした以外は、実施例１と全く同一にして、カー
ボンナノチューブを製造した。
【００７６】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
【００７７】
【実施例１３】前記主触媒として、Ｎｉ，Ｙに替えてＬ
ａを単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＬ
ａ：Ｔｉ：Ｃ＝２：２：９６（原子数比）となるように
した以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノ
チューブを製造した。
ａを単独で用い、前記正極の全量に対する成分比がＬ
ａ：Ｔｉ：Ｃ＝２：２：９６（原子数比）となるように
した以外は、実施例１と全く同一にして、カーボンナノ
チューブを製造した。
【００７８】次に、実施例１と全く同一にして、電極消
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
耗量、ウェブの合計収率を算出すると共にウェブＡのＧ
／Ｄ比を測定した。結果を表４に示す。
【００７９】
【表４】
【００８０】表４から、Ｎｉ，Ｒｈ，Ｌａの１種または
２種の金属を主触媒として含むと共に、Ｔｉを従触媒と
して含む触媒を用いる実施例１０〜１３によれば、ウェ
ブの合計収率、Ｇ／Ｄ比がが実施例１〜９と同等のであ
ることが明らかである。
２種の金属を主触媒として含むと共に、Ｔｉを従触媒と
して含む触媒を用いる実施例１０〜１３によれば、ウェ
ブの合計収率、Ｇ／Ｄ比がが実施例１〜９と同等のであ
ることが明らかである。
【００８１】尚、前記実施例では、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，
Ｃｅの少なくとも１種の金属を含む主触媒について記載
が無い。しかし、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔについては、同族の
白金元素であるＲｈと同等の効果が得られるものと考え
られる。また、Ｃｅについては、同族の希土類元素であ
るＹ，Ｌａと同等の効果が得られるものと考えられる。
Ｃｅの少なくとも１種の金属を含む主触媒について記載
が無い。しかし、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔについては、同族の
白金元素であるＲｈと同等の効果が得られるものと考え
られる。また、Ｃｅについては、同族の希土類元素であ
るＹ，Ｌａと同等の効果が得られるものと考えられる。
【００８２】また、前記実施例では、Ｖ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｗ，Ａｌの少なくとも１種の金属を含む従触媒について
記載が無い。しかし、Ｖ，Ｔａについては、同族のＶＡ
族元素であるＮｂと同等の効果が得られるものと考えら
れる。また、Ｍｏ，Ｗについては、同族のＶＩＡ族元素
であるＣｒと同等の効果が得られるものと考えられる。
また、Ａｌについては、同族のＩＩＩＢ族元素であるＢ
と同等の効果が得られるものと考えられる。
Ｗ，Ａｌの少なくとも１種の金属を含む従触媒について
記載が無い。しかし、Ｖ，Ｔａについては、同族のＶＡ
族元素であるＮｂと同等の効果が得られるものと考えら
れる。また、Ｍｏ，Ｗについては、同族のＶＩＡ族元素
であるＣｒと同等の効果が得られるものと考えられる。
また、Ａｌについては、同族のＩＩＩＢ族元素であるＢ
と同等の効果が得られるものと考えられる。
【図１】本発明の一実施形態に用いるアーク放電装置の
システム構成図。
システム構成図。
【図２】本発明の一実施形態に用いるグラファイト電極
の説明的断面図。
の説明的断面図。
【図３】本発明に用いる主触媒による炭化物と従触媒に
よる炭化物との生成自由エネルギーと温度との関係を示
すグラフ。
よる炭化物との生成自由エネルギーと温度との関係を示
すグラフ。
１…アーク放電装置、 ４…正極、 ９…触媒。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/76 Ｂ８２Ｂ 3/00 23/847 Ｂ０１Ｊ 23/84 ３０１Ｍ 23/86 23/74 ３２１Ｍ Ｂ８２Ｂ 3/00 23/56 ３０１Ｍ (72)発明者 徳根 敏生 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 藤原 良也 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 大橋 俊之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G046 CC08 4G069 AA03 BA08A BA08B BC40B BC42B BC50B BC51B BC52B BC55B BC58B BC66B BC67B BC68B BC71B BD03B CB81
Claims (12)
- 【請求項１】触媒の存在下、炭素に高エネルギー熱源を
作用させることによりカーボンナノチューブを含む煤を
生成せしめるカーボンナノチューブの製造方法におい
て、 前記触媒は、鉄族、白金族、希土類元素からなる群から
選択される実質的に純物質または合金からなり不可避的
不純物を含んでもよい少なくとも１種の金属からなる主
触媒と、前記カーボンナノチューブを含む煤の生成過程
において発熱反応を示す物質からなる従触媒とからなる
ことを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項２】前記従触媒は、前記カーボンナノチューブ
を含む煤の生成過程において、前記主触媒により生成す
る炭化物よりも熱エネルギー的に安定な炭化物を生成す
る物質からなることを特徴とする請求項１記載のカーボ
ンナノチューブの製造方法。 - 【請求項３】前記従触媒は炭化物の生成自由エネルギー
が前記主触媒による炭化物の生成自由エネルギーよりも
小さい物質からなることを特徴とする請求項２記載のカ
ーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項４】前記主触媒は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，
Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅからなる群から選択
される実質的に純物質または合金からなり不可避的不純
物を含んでもよい少なくとも１種の金属からなり、前記
従触媒はＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉからなる群から選択される実質
的に純物質または合金からなり不可避的不純物を含んで
もよい少なくとも１種の物質からなることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカーボンナ
ノチューブの製造方法。 - 【請求項５】前記主触媒がＮｉとＹと（いずれも実質的
に純物質または合金からなり不可避的不純物を含んでも
よい）の混合物であり、前記従触媒がＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉからなる群から選択される実質的に
純物質または合金からなり不可避的不純物を含んでもよ
い少なくとも１種の物質からなることを特徴とする請求
項４記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項６】前記主触媒がＮｉとＹと（いずれも実質的
に純物質または合金からなり不可避的不純物を含んでも
よい）の混合物であり、前記従触媒がＴｉ（実質的に純
物質からなり不可避的不純物を含んでもよい）であるこ
とを特徴とする請求項５記載のカーボンナノチューブの
製造方法。 - 【請求項７】前記主触媒がＮｉとＦｅと（いずれも実質
的に純物質または合金からなり不可避的不純物を含んで
もよい）の混合物であり、前記従触媒がＴｉ（実質的に
純物質からなり不可避的不純物を含んでもよい）である
ことを特徴とする請求項４記載のカーボンナノチューブ
の製造方法。 - 【請求項８】前記主触媒がＣｏ（実質的に純物質または
合金からなり不可避的不純物を含んでもよい）からな
り、前記従触媒がＴｉまたはＣｒ（いずれも実質的に純
物質からなり不可避的不純物を含んでもよい）のいずれ
か１種の物質からなることを特徴とする請求項４記載の
カーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項９】前記主触媒がＮｉ，Ｌａ，Ｒｈからなる群
から選択される実質的に純物質または合金からなり不可
避的不純物を含んでもよい少なくとも１種の物質からな
り、前記従触媒がＴｉ（実質的に純物質からなり不可避
的不純物を含んでもよい）であることを特徴とする請求
項４記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１０】前記炭素は炭素電極であり、前記高エネ
ルギー熱源が該炭素電極間のアーク放電であることを特
徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のカ
ーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１１】前記炭素電極は、電極全体の量に対し
て、前記主触媒と従触媒との全量として１０〜３５重量
％の範囲の触媒を含むことを特徴とする請求項１０記載
のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項１２】前記従触媒は、触媒の全量に対して、
０．１原子％を超える量で混合されていることを特徴と
する請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載のカー
ボンナノチューブの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000329997 | 2000-10-30 | ||
| JP2000-329997 | 2000-10-30 | ||
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004068187A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Jfe Chemical Corp | 気相成長炭素繊維の製造方法 |
| RU2238239C1 (ru) * | 2003-04-03 | 2004-10-20 | Институт физики полупроводников Объединенного института физики полупроводников СО РАН | Способ создания нанотрубок |
| WO2005027226A1 (ja) * | 2003-09-12 | 2005-03-24 | Sony Corporation | 電界効果半導体装置の製造方法 |
| JP2007261839A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | カーボンナノチューブの製造方法 |
| JP2011073886A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-04-14 | Meijo Univ | 二層カーボンナノチューブを主体とする炭素質材料の製造方法 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9269043B2 (en) | 2002-03-12 | 2016-02-23 | Knowm Tech, Llc | Memristive neural processor utilizing anti-hebbian and hebbian technology |
| US7392230B2 (en) * | 2002-03-12 | 2008-06-24 | Knowmtech, Llc | Physical neural network liquid state machine utilizing nanotechnology |
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| US20040039717A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-02-26 | Alex Nugent | High-density synapse chip using nanoparticles |
| US6889216B2 (en) * | 2002-03-12 | 2005-05-03 | Knowm Tech, Llc | Physical neural network design incorporating nanotechnology |
| US8156057B2 (en) * | 2003-03-27 | 2012-04-10 | Knowm Tech, Llc | Adaptive neural network utilizing nanotechnology-based components |
| CA2584508A1 (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-09 | Institut National De La Recherche Scientifique | Method for producing single-wall carbon nanotubes |
| US7752151B2 (en) * | 2002-06-05 | 2010-07-06 | Knowmtech, Llc | Multilayer training in a physical neural network formed utilizing nanotechnology |
| US7827131B2 (en) * | 2002-08-22 | 2010-11-02 | Knowm Tech, Llc | High density synapse chip using nanoparticles |
| JP3998241B2 (ja) * | 2002-10-18 | 2007-10-24 | キヤノン株式会社 | カーボンファイバーが固定された基体の製造方法 |
| US7426501B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-09-16 | Knowntech, Llc | Nanotechnology neural network methods and systems |
| FR2861089B1 (fr) * | 2003-10-15 | 2007-01-12 | Nanoledge | Procede de fabrication d'electrodes composites a base de carbone, et electrode ainsi obtenue. |
| KR100631844B1 (ko) * | 2004-09-24 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | 탄소섬유웹구조를 갖는 전계방출형 에미터전극 및 그제조방법 |
| US7502769B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-03-10 | Knowmtech, Llc | Fractal memory and computational methods and systems based on nanotechnology |
| US7409375B2 (en) * | 2005-05-23 | 2008-08-05 | Knowmtech, Llc | Plasticity-induced self organizing nanotechnology for the extraction of independent components from a data stream |
| US7420396B2 (en) * | 2005-06-17 | 2008-09-02 | Knowmtech, Llc | Universal logic gate utilizing nanotechnology |
| US7599895B2 (en) | 2005-07-07 | 2009-10-06 | Knowm Tech, Llc | Methodology for the configuration and repair of unreliable switching elements |
| US7850778B2 (en) * | 2005-09-06 | 2010-12-14 | Lemaire Charles A | Apparatus and method for growing fullerene nanotube forests, and forming nanotube films, threads and composite structures therefrom |
| US7744793B2 (en) | 2005-09-06 | 2010-06-29 | Lemaire Alexander B | Apparatus and method for growing fullerene nanotube forests, and forming nanotube films, threads and composite structures therefrom |
| US7930257B2 (en) | 2007-01-05 | 2011-04-19 | Knowm Tech, Llc | Hierarchical temporal memory utilizing nanotechnology |
| US7794797B2 (en) * | 2007-01-30 | 2010-09-14 | Cfd Research Corporation | Synthesis of carbon nanotubes by selectively heating catalyst |
| KR100829759B1 (ko) * | 2007-04-04 | 2008-05-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 카바이드 유도 탄소를 이용한 카본나노튜브 혼성체, 이를포함하는 전자 방출원 및 상기 전자 방출원을 구비한 전자방출 소자 |
| TWI482192B (zh) | 2012-08-22 | 2015-04-21 | Univ Nat Defense | 場發射陰極元件之製造方法、其場發射陰極元件及其場發射發光燈源 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183714B1 (en) * | 1995-09-08 | 2001-02-06 | Rice University | Method of making ropes of single-wall carbon nanotubes |
| US6683783B1 (en) * | 1997-03-07 | 2004-01-27 | William Marsh Rice University | Carbon fibers formed from single-wall carbon nanotubes |
| US6361861B2 (en) * | 1999-06-14 | 2002-03-26 | Battelle Memorial Institute | Carbon nanotubes on a substrate |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001277722A patent/JP2002201014A/ja active Pending
- 2001-10-30 US US09/984,581 patent/US20020090468A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004068187A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Jfe Chemical Corp | 気相成長炭素繊維の製造方法 |
| RU2238239C1 (ru) * | 2003-04-03 | 2004-10-20 | Институт физики полупроводников Объединенного института физики полупроводников СО РАН | Способ создания нанотрубок |
| WO2005027226A1 (ja) * | 2003-09-12 | 2005-03-24 | Sony Corporation | 電界効果半導体装置の製造方法 |
| JP2007261839A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | カーボンナノチューブの製造方法 |
| JP2011073886A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-04-14 | Meijo Univ | 二層カーボンナノチューブを主体とする炭素質材料の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020090468A1 (en) | 2002-07-11 |
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